BE674810A - - Google Patents

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BE674810A
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

       

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    "Réfraotaire   à liant   oarbonétt   
La présente invention concerne un réfractaire à liant et plus particulièrement un réfraotaire   calciné   à mort   à   liant carbonée possédant des propriétés physiques améliorées et destiné à être employé à des températures   élevées:.   



   Le   changement   produit dans l'industrie de   produc-   tion de l'acier, qui est passée du procédé de fabrication de l'acier   à l'aide   du four à sole au procédé basique relativement nouveau de fabrioation d'acier à oxygène a posé de nouvelles exigences à l'industrie des réfraotaires dans le désir de disposer de matériaux de revêtements de 

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 fours nouveaux et perfectionnés..

   On a employé comme réfrac- taires pour dos nouveaux convertisseurs basiques à oxygène et pour d'autres fours de fabrication de l'acier, des réfractaires préformés en briques ou en bloos et de  pisés . composés de matériaux granulaires   calcinée   à mort, tels que de la dolomie   calcinée   à mort, de la magnésie   calcinée   à mort, ou des mélanges de ces corps, liés avec un liant oar- boné obtenu à partir de poix de goudron de houille. Néan- moins les exigences   toujours   croissantes des producteurs. d'acier qui réclament une vie utile accrue de ces matériaux   réfraotaires   ayant la poix comme liant nécessitent un per- fectionnement continuel des dits réfraotaires. 



   L'emploi de poix de goudron de houille comme liant carboné pouvant subir une décomposition pyrolytique pour former un liant carboné pour divers produits résistant à ces températures élevées est depuis longtemps connu et   pra-   tiqué dans certains domaines de fabrication  et on y recourt très.

   fréquemment dans la production de   matériaux   réfractaires   spécialisée.   Conformément   à   la présente   inven-   tion, on peut obtenir des améliorations substantielles dans la durée, de vie utile dans les fours de ces   réfraotaires   basiques et granulaires utilisant la poix comme liant, tel- les que la dolomie calcinée à mort ou la magnésie   calcinée   à mort, en incorporant dans la composition du réfraotaire basique des quantités relativement faibles de noir de car- bone. -
En   oonséquenoe   la présente invention se propose de fournir :

   - un procédé perfectionné de formation   d'un.     réfrao-   taire à liant, ainsi que le réfraotaire produit par ledit 

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 procédé ; - un procédé perfectionné de réalisation d'un   réfractaire   basique cru, non cuit, utilisant la poix comme liant, qui puisse être emmagasiné à volonté, et par la suite cuit pyrolytiquement pour décomposer la poix et former un réfractaire à liant carboné ;

   - un réfraotaire basique perfectionné utilisant comme liant la poix de goudron de houille et composé par exemple de dolomie calcinée   à   mort, de magnésie calcinée à mort, ou de mélangea de ces corps, et qui peut être utilisé nomme   pisé ;   - un pied perfectionné comme celui que l'on vient de décrire, qui peut être moulé ou pressé selon diverses formes désirées afin d'être   utilisé   comme brique ou bloc dans un convertisseur basique a oxygène ou dans d'autres fours de production   d'acier,  
D'autres buts et avantagea de l'invention   ressorti**   ront de la description suivante,
Afin   d'atteindre   les buts précités ainsi que   d'au-   tres,

   l'invention comporte les caractéristiques décrites et exposées dans le texte suivant, qui décrit l'invention en détail, sans que la description illustrative puisse être considérée comme limitant   l'invention   à la ou les diverses manières exposées selon lesquelles l'invention peut être mise en oeuvre. 



   Pour mettre en pratique l'invention, on mélange les particules réfraotaires avec un matériau carboné capable de se décomposer pyrolytiquement pour former un liant carboné, et également avec une quantité relativement faible de car- bone, par exemple du noir de carbone. On peut employer le 

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 mélange sous cette forme, par exemple comme   pisé.   Néanmoins, on met habituellement en forme le mélange, par exemple par pression, pour lui donner une forme désirée par exemple une forme de brique ou de bloc. Pour réparer ou revêtir une paroi ou une sole de four on peut employer un pisé ou un article mis en forme à l'état   "cru"   soit immédiatement, soit après emmagasinage et stockage pendant un certain temps.

   En amenant par la suite le four   à   une température de fonctionnement, le matériau carboné compris dans le mélange ou dans la brique se décompose pyrolitiquement ou se   "ookéfio"   pour former un liant carboné à l'intérieur du pisé ou de la brique installée dans le four. Si on le désire, et spécialement dans le   ces    @@s   briques, on peut   effec-   tuer la   cokéfaction,   séparément, avant la mise en place dans le four. 



   On a reconnu, aussi bien à l'état cru   qu'à     l'état   cuit ou cokéfié, que la   présence   de noir de carbone   amélio-   re les propriétés physiques des pisés ou mélanges,   spécia-   lement en ce qui concerne l'oxydation, la résistance à l'écrasement (résistance du liant) et la densité. On ne connaît pas clairement comment agit le matériau de carbone pulvérisé ajouté pour améliorer le   réfraotaire   à liant. 



  Apparemment l'introduction de carbone dans la composition du réfraotaire granulaire augmente les propriétés de liant du liant de poix et il en résulte qu'il renforce la   etruo-   ture du liant carboné formé par le oraquage pyrolitique de la poix. 



   Les particules réfractairesemployées conformément à la présente invention sont de préférence des réfractaires calcinés à mort, c'est à dire des réfraotaires qui ont été 

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 calcinés jusqu'à présenter un état aggloméré dense, On emploie de préférence des réfractaires basiques comme de la dolomie calcinée   à   mort, de la magnésie calcinée à mort ou des mélanges de ces corps. 



   Comme on l'a indiqué, le matériau carboné employé est un matériau qui laisse un résidu de carbone quand on le soumet   à   une décomposition ou craquage pyrolytique. Ceci peut se produire à des températures variant d'environ 370 à 1.010 0. A l'intérieur de cet-intervalle de température, il se forme sous l'effet du craquage du matériau carboné une pellicule de carbone autour et entre les particules du réfractaire granulaire qui lie les particules les unes aux autres.

   La formation de la pellicule de carbone prend typiquement place vers l'intérieur   à   partir d'une surface exposée du réfractaire, par exemple sous l'action de la chaleur d'une réaction de fabrication de l'acier dans un convertisseur basique à oxygène ou dans un four basique à oxygène, la progression vers l'intérieur dépendant des conditions   d'exposition.   L'évaluation d'un réfraotaire quelconque utilisant la poix comme liant s'effectue pour cette raison sur des échantillons qu'on a chauffés de manière à faire subir au liant de poix la décomposition ou cokéfaction pyrolytique et en utilisant comme critère de comparaison la   résis-   tance à   l'écrasement   par compression des réfractaires obtenus. 



   Il est préférable que les matériaux carbonés employés soient des poix et spécialement celles qui dérivent du goudron de houille. De telles poix de goudron de houille ont par exemple des points de ramollissement d'environ 40 C   à   environ 100 0,tels qu'on les mesure par le procédé ASTM 

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 de l'épreuve D-36-26. Dans certains cas on emploie le goudron de houille lui-même comme liant pour ces réfractaires, bien qu'habituellement on préfère la poix de goudron de houille étant donné qu'elle est essentiellement dépourvue des constituants à bas point d'ébullition que l'on rencontre habituellement dans le goudron de houille. On peut employer certains des asphaltes bitumineux pourvu qu'ils aient la propriété de se décomposer pyrolytiquement pour donner un résidu de carbone appréciable.

   De nombreux asphaltes ne possèdent pas cette propriété, mais distillent entièrement par chauffage et ne peuvent pas être utilisés pour cette raison. 



  En conséquence, on emploie plus généralement les poix de goudron de houille comme liant dans ce type de briques   réfraotaires,   étant donné que ces poix sont moins coûteuses et possèdent la caractéristique désirable de donner par craquage une proportion plus élevée de carbone. 



   On peut employer toutes les diverses sortes de noirs de   oaruone   qui sont connues dans la   technique.   On peut également pour mettre en pratique la présente invention employer d'autres carbones pulvérulents à structure cristalline non oubique. Par exemple, on peut employer du charbon et du coke ou du graphite pulvérisé, finement divisé, mais ces variétés de carbones ne sont pas aussi efficaces, que les noirs de carbone. Les noirs de carbone qui peuvent être cités comme exemple comprennent les noirs de lampe, les noirs de carneaux, les noirs de combustion de   fours à.   gaz ou à huile minérale, les noirs thermiques, les noirs,   d'acé-   tylène et des noira analogues. On désigne également certaine de ces noirs sous le nom de noire d'impact.

   En outre, on peut employer ces noirs individuellement ou en combinaison 

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 pour les ajouter à une composition de réfractaire basique granulaire afin d'améliorer la résistance à   l'écrasement   du produit à l'état cokéfié, ainsi que la densité et d'autres propriétés souhaitable a. 



   Les désignations des différents types de noirs de carbone mentionnés dans le paragraphe précédent sont toutes des désignations connues dans la technique. On peut trouver des descriptions de noirs de carbone par exemple dans "Encyclopedia of Chemioal Technology", par Kirk et Othmer, The Interscience   Enoyolopedia,   Ino.   New-York,   1949, volume 3, pages 34 à 60. On trouve une autre description des différentes variétés et origines de noirs de carbone dans le Brevet des   Etats-Unis     d'Amérique N    2.527.595 du 31 Octobre 1950 au nom de   Swallen   et au ves. 



   Les noirs de carbone comprennent un groupe de types de carbone non cristallin, très finement divisé, et composé de dimensions de particules inférieures aux   dimensions,   de broyage. Ces noirs sont également désignés sous le nom de carbones colloïdaux du fait de leur faible dimension de particules et de leur comportement dans des milieux aqueux et liquides organiques. Il existe néanmoins certains noirs de carbone qui se trouvent compris dans la portée de la présente invention et que leurs dimensions de particules/peut faire classer en dehors de ce que l'on considère   générale-   ment comme la limite supérieure des dimensions colloïdales. 



  Les noirs de carbone comprennent des produits résultant de différents processus industriel a dans lesquels on soumet les hydrocarbures à une combustion partielle et à un   traite-   ment thermique non oxydant. On produit plusieurs types qui diffèrent l'un de l'autre par les dimensions de particules, 

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 Les divers types peuvent se différencier nettement à d'autres points de vue que la dimension de particule, par   exem-   ple certains noirs sont composés de particules très denses et bien définies, tandis que d'autres se composent plutôt de particules floculentes agglomérées en masses poreuses. 



   Les noirs de carbone qu'on a reconnu être les plus intéressants pour la mise en pratique de l'invention possèdent les propriétés comprises dans les intervalles suivante,: 
 EMI8.1 
 
<tb> 
<tb> Diamètre"de <SEP> particule <SEP> moyen <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 500 <SEP> millimicrons
<tb> Surface <SEP> spécifique <SEP> 5 <SEP> " <SEP> 375 <SEP> m2/gramme
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> matières <SEP> volatiles <SEP> moins <SEP> de <SEP> 14 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Carbone <SEP> fixe <SEP> 85 <SEP> à <SEP> 99,5 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> 
 
Le tableau A suivant indique des variétés spécifiques de noirs de carbone qu'on a employés. 
 EMI8.2 
 

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    TABLEAU   
 EMI9.1 
 
<tb> Type <SEP> de <SEP> carbone <SEP> Surface <SEP> spécifique <SEP> Diamètre' <SEP> le <SEP> particule <SEP> Absorption <SEP> d'huile <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> ma- <SEP> carbone <SEP> p@ <SEP> Densité
<tb> en <SEP> m2/g <SEP> en <SEP> mm <SEP> en <SEP> Kgs/100Kgs <SEP> de <SEP> tières <SEP> vola- <SEP> fige <SEP> an <SEP> apparente
<tb> noir <SEP> tiles <SEP> en% <SEP> % <SEP> en <SEP> Kg/dm3
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> ordinaire <SEP> 105-140 <SEP> 22-29 <SEP> 125-130 <SEP> 5,0 <SEP> 95,0 <SEP> 4;

  5-5 <SEP> 0,16-0,22
<tb> @
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> de <SEP> carneau <SEP> à
<tb> écoulement <SEP> moyen <SEP> 200-210 <SEP> 23-25 <SEP> 105-130 <SEP> 7-7,5 <SEP> 92,5-93 <SEP> 4,0 <SEP> 0,176
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> de <SEP> carneau <SEP> à
<tb> écoulement <SEP> faible <SEP> 295-360 <SEP> 22-28 <SEP> 88-94 <SEP> 12-13 <SEP> 87-88 <SEP> 3,5 <SEP> 0,192
<tb> Four <SEP> à <SEP> huile <SEP> conducteur <SEP> 125-210 <SEP> 21-29 <SEP> 130-250 <SEP> 1,5-2,0 <SEP> 98-98,5 <SEP> 8-8,5 <SEP> 0,095
<tb> Four <SEP> à <SEP> huile <SEP> 30-125 <SEP> 20-56 <SEP> 80-115 <SEP> 1-1,5 <SEP> 98,5-S9 <SEP> 8,5-9 <SEP> Fourà <SEP> gaz <SEP> 23-30 <SEP> 60-80 <SEP> 70-80 <SEP> 1,0 <SEP> 99,0 <SEP> 9,5-10 <SEP> 0,29
<tb> Thermique <SEP> 6-13 <SEP> 180-470 <SEP> 33-38 <SEP> 0,5 <SEP> 99,5 <SEP> 8,5-9 <SEP> 0,

  50-053.
<tb> 
 
 EMI9.2 
 

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   On a déterminé les surfaces spécifiques par   l'ab-   sorption d'azote en employant la méthode de Brunauer-EmmettTeller, bien connue dans la teohnique. Les diamètres de particules sont les moyennes obtenues par moyenne arithmétique des mesures effectuées à partir de micrographies électroniques des noirs. Les'absorptions d'huile ont été mesurées par la méthode de la "Balle Cohérente de Cabot en employant de l'huile de lin. Cette valeur est une mesure relative de la structure du noir et de l'huile nécessaire pour ea saturation. La teneur en matière volatile d'un noir   est   liée la quantité d'oxygène adsorbée chimiquement présente sur la surface du carbone.

   La valeur de pH du noir de carbone est déterminée avec une électrode de verre dans une bouillie d'eau et de noir de carbone, selon la dénomination A.S.T.M. suivante ; D- 1512, Dans ces conditions, le pH est lié la quantité de complexes d'oxygène et de carbone   ex@stant   à la surface du noir de carbone, A une quantité relativement élevée de ces complexes correspond un pH bas. 



  La densité apparente indique la quantité d'espace d'emmagasinage ou d'espace de chargement qu'occupera un noir donné. 



   La Société dite "Cabot Corporation" de Boston, Massachusetts,   Etats-Unis   d'Amérique, fabrique des noirs de carbone des types indiqués sur le tableau A, et ces noirs sont vendus sous les marques déposées suivantes   "Elf",     "Mogùl",     "Vuloan",   et "Sterling". Différentes dénominations de qualité peuvent accompagner ces marques déposées. 



   La quantité de matériau carboné, par exemple de poix de goudron de houille, employée pour lier des produits réfractaires est importante en ce sens que des teneurs plus élevées de poix et de liants analogues donnent une   résis-   

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 tance mécanique meilleure à l'état cokéfié et une tenue meilleure du réfraotaire dans le four. Néanmoins, des   quan-   tités plus importantes de poix augmentent de même les   dif-     ficultés   de fabrication et de stockage du réfractaire lié. 



   Comme exemple, si on emploie trop de poix, il est difficile de manipuler le mélange de particules et de poix, parce que le mélange devient très collant. En outre, un tel mélange ne conserve pas la forme qu'on lui donne par   pres-   sage. Etant donné que la poix de goudron de houille est   fon-   due   à   ce stade, le mélange   partioulés-poix   est trop fluide pour pouvoir être manipulé s'il y a trop de poix. Le   mélan-   ge se comporte comme une masse plastique déformable qui ne conserve pas sa forme. En outre, quand le mélange est sorti d'un moule, la diminution de Pression tend à faire   apparat-   tre des fissures.

   D'un autre coté, si   on-maintient   en   posi-   tion fermée, jusqu'à ce que la poix refroidisse et fasse prise, les différentes parties du moule ou autre appareil employé pour donner la forme, il en résulte non seulement que le   réfraotaire   colle aux parties du moule, maïs que le procédé dans son ensemble devient beaucoup trop lent pour qu'il puisse être appliqué dans l'industrie, En conséquence, pour un réfractaire donné, il y a une capacité ou limita tolérable maximum   on   poix, qui   équilibre   les quantités extrêmes de poix suffisantes pour donner un liant désiré et un mélange qui puisse conserver la forme qu'on lui donne par pressage. 



   Dans une variante de la présente invention, on a reoonnu qu'un mélange de deux noirs de carbone particuliers, employés comme additifs comme on l'expose dans le texte, améliore la limite tolérable ou capacité maximum admissible 

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 de poix, toutes autres conditions égales par ailleurs. Un tel mélange comprend un noir de carbone à haute capacité d'absorption d'huile et un noir de carbone thermique,   spé-     étalement   un noir thermique fin. Par rapport à l'emploi séparé, de   l'un   ou l'autre noir de carbone, c'est ce mélange qui donne le plus grand accroissement de la résistance mécanique d'un réfractaire à l'état cru et à l'état ookéfié. 



   Le noir à haut pouvoir d'absorption d'huile peut être soit un noir de carbone de oarneau d'écoulement long, soit un noir de carbone de four à huile minérale conducteur. 



   Dans l'un ou l'autre cas, on préfère une capacité   d'absorp-   tion d'au moins 85 legs.. d'huile pour 100 Kgs de noir. Les 'noirs de carbone thermiques sont normalement désirables du point de vue de la résistance mécanique qu'ils   confèrent,   ces noirs de carbone ont une dimension de particules relativement grossière. Néanmoins, les noirs thermiques sont les plus médiocres en ce qui concerne la limite tolérable de poix et ils peuvent même diminuer cette limite tolérable. 



   Par conséquent, le mélange exposé n'est pas seulement effi- cace pour donner une résistance mécanique souhaitable, mais est également efficace du fait qu'il augmente la limite tolérable de poix du réfraotaire. 



   Le.mélange¯défini de noirs de carbone peut   compren-   dre environ   1   pour 2 à 2 pour 1 en poids du noir à haut pouvoir d'absorption d'huile, par rapport au noir thermique, respectivement. On emploie de préférence des parties égales en poids de chacun des noirs. On pense que le noir à haut pouvoir d'absorption d'huile confère une amélioration de la limite tolérable de poix, tandis que le noir thermique con- fère la résistance mécanique exigée, si bien qu'il y a une 

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   coopération   synergétique réelle entre les deux.

   On a obtenu des augmentations de la teneur en poix admissible de 1 % à 1,5 % en poids grâce à l'emploi du mélange défini sans se heurter à   l'un   quelconque des problèmes qui se présentent habituellement aveu une telle augmentation de la poix,
En général on mélange d'abord les particules basiques réfractaires calcinées à mort du typa indiqué avec un noir de carbone, Une quantité quelconque   d'un   noir de carbone confère quelques avantages, mais on emploie habituellement une quantité variant d'environ   0,5 %   à environ   10   %, par rapport au poids du mélange total   à   préparer finalement, et de préférence d'environ 1 %   à   environ 3 %.

     On     chauffe   alors le mélange ou charge à une température allant d'environ 107 à   163 0   par exemple, puis on le brasrc avec le   maté-   riau carbonée par exemple do la poix de goudron de houille, en quantité d'environ   4   %   à   environ la % en poids, par rapport également au poids du mélange total. La poix est de préférence   préchauffée   à une température qui la rend,) seulement suffisamment fluide pour qu'elle se mélange facilement aux particules réfractaires. 



   Si on ne doit pas employer le mélange final oomme   pisé,   on le moule pour lui donner une forme   désirée,   par exemple une forme do brique, en utilisant le pressage à haute pression par exemple 700 Kg/cm2 et/ou en le damant ou en le vibrant d'une manière énergique. Après pressage, le réfraotaire mis en forme est refroidi sur des   supports   plats appropriés   jusqu'à   une température telle que la poix se raffermisse et que le réfractaire ne soit pas   suscepti-   ble de déformation au cours des manipulations.

   Une fois   pla-   cée dans le four ou à un autre endroit d'utilisation} la 

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 poix de goudron de houille est   transformée   en un liant carboné résistant et tenace par chauffage rapide du réfractaire à une température de l'ordre de 1.093 C ou même   à   dea   tempé-   ratures de travail de l'ordre de 1.620 C.

   Quand la température de la masse de la brique traverse la zone comprise entre 260 et 980 C, les poix de goudron de houille se trouvent craquées ou   "ookéfiées"   par des réactions pyrolytiques telles que celles qui se produisent dans les tours de craquage de pétrole ou dans la fabrication d'électrodes de carbone qui possèdent également un liant initial en poix de goudron de houille.Les réactions   pyrolytiques   provoquent la décomposition du goudron en une fraction volatile légère qui s'élimine par distillation et en un résidu de matériau carboné qui constitue le liant. 



   Si on le désire, on peut   "ookéfier"   la brique avant l'emploie par exemple en la cuisant dans un four approprié quelconque comportant une atmosphère non oxydante. En   chauf-   tant par exemple à une température comprise entre   37000   et   980  0   pendant une durée de 12 à 72 heures, selon la dimen- sion du bloo, on obtient une décomposition   pyrolytique     par-   tielle ou totale de la poix qui laisse dans toute l'étendue de la brique un résidu de carbone constituant un liant   tena-   ce et   résistant,  
On   expose,  dans un but seulement illustratif, les exemples suivants pour montrer plus clairement l'invention. 



     Toute   énumération spécifique ou détail mentionné doit être   considéré   comme donné à titre illustratif, car bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes opératoires et aux exemples décrits et peut recevoir diverses variantes ren- trant dans l'esprit et la portée de l'invention. 

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   Dans ces exemples, le renforcement du liant obtenu conformément   à   la présente invention est indiqua par la comparaison de 1'accroissement de résistance mécanique à l'écrasement à l'état cokéfié des échantillons qui contiennent du carbone ajouté par rapport aux échantillons qui ne contiennent pas de carbone ajouté.

   Les données figurant dans les tableaux B   à   E indiquent clairement que le carbone ajouté, non seulement augmente la résistance à l'écrasement à l'état ookéfié et la densité à l'état ookéfié des échantillons de réfraotaires, mais en outre améliore les. mêmes propriétés dans les échantillons qui n'ont pas, été ookéfiés et qui ne possèdent pas encore un liant carboné quelconque produit par des compositions   pyrolytiques.   Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en poids,
Exemple 1
On a chauffé à environ 150 C et on a mélangé intimement un mélange de dolomie calcinée à mort comprenant 20 parties en poids d'une fraction grossière, dont pratiquement 95 % passaient à travers un tamis   à   mailles de   9,

  525   mm et dont la totalité était retenue sur un tamis à mailles de 1,68 mm, et 40 parties en poids d'une granulométrie   intermé-   diaire dont pratiquement   95 %   passaient à travers un tamis à mailles de   3, 36   mm et dont la totalité était pratiquement retenue sur un tamis à mailles de   0,297   mm. On a alors chauffé à environ   150 C   et on a ajouté au mélange 40 parties en poids d'une magnésie calcinée à mort finement broyée, dont pratiquement 65 % passaient à travers un tamis à mailles. de 0,074 mm.

   On a gâché cet agrégat réfractaire granulaire avec une addition do 5 % d'un liant   d   poix fondue ayant une température de ramollissement   comprise   dans l'in- 

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 tervalle allant de 80 à. 85 C, et on l'a mélange intimement. 



  On a formé par pressage des échantillons d'essais mesurant 90 mm de diamètre et environ 50 mm d'épaisseur, à partir de la charge chaude (127-138 C) et sous une pression de 700   Kg/cm2.   Après qu'on les ait refroidis à la température ambiante on a soumis à la mesure de leurs caractéristiques dans cet état, c'est à dire à l'état   "oru"   trois des six échantillons qui ont été pressés à partir de chaque charge. 



  Les trois autres échantillons restants ont été chauffés en   l'absence   d'oxygène et ont été totalement   ookéfiés,   les échantillons étant préalablement mesurés et étant ensuite soumis à l'écrasement par compression. 



   On a remplacé dans la composition décrite plus haut des fines de magnésie calcinée à mort par 2   %   de carbone très finement pulvérisé de différents types. L'addition de carbone au mélange s'accompagnait d'une réduction   corrélati-   ve de la quantité de fines de magnésie afin de maintenir une distribution granulométrique uniforme dana les échantillons comparatifs. On ajoutait d'abord le carbone aux fines de magnésie, on broyait pendant 1/2 heure dans un broyeur à galets, on chauffait le mélange intimement brassé   jusqu'à.   une température d'environ 150 C, puis on ajoutait oe mélange à la fraction de dolomie granulée chauffée afin de brasser et de gâcher conformément à la technique précédemment mentionnée.

   Le tableau B donne les résultats des essais des types de carbone ainsi soumis à mesure. 



   Exemple 2
On a chauffé à environ   150 C   et on a intimement mélangé un mélange de dolomie   calcinée   à mort comprenant 15 parties en poids de granulés grossiers passant à travers un 

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 tamis à mailles de   9,525   mm, et retenus sur un   tamis à-   mailles de 4,7371 mm ; 22 parties en poids de granulés intermédiaires passant à travers un tamis à mailles de 4,7371 mm et retenus sur un tamis, à mailles de 3,36 mm ;et 23 parties. en poids de granulés fins passant pratiquement à travers un tamis à mailles de 1,68 mm.

   On a ajouté au   mélan-   ge 40 parties en poids de fines de magnésie calcinée à mort chauffée et on a ensuite gâché le mélange avec 4,5 % d'une   addition   de poix de goudron de houille fondue ayant une température de ramollissement comprise dans l'intervalle de 80 à 85 C, et on a mélangé intimement. On a formé par pressage des échantillons d'essais cylindriques et on les a soumis à mesure comme il est décrit dans l'exemple 1. 



   On a remplacé par une quantité de 1 à   3   d'un noir de carbone thermique fin une quantité analogue de fines de magnésie   ceJoinée   à mort. L'addition de carbone s'est réalisée comme il est décrit dans l'exemple 1, on l'a d'abord effectuée sur les fines   de     magnésie,   on a broyé, on a   ohauf-   fé, puis on a mélangé comme il est décrit. Le tableau 0   don-   ne la résultat des essais correspondant   à   ces substitutions. 



   Exemple 3
En employant la même composition de réfraotaire granulaire et la procédure de   l'exemple   2, y compris les   aube-   titutions de 2 % de carbone aux fines de magnésie, on a augmenté les pourcentages de poix de goudron de houille. On a employé trois noirs de carbone différents pour la   substi-   tution des fines de magnésie. La comparaison des résultats d'essais effectués sur les échantillons d'essais, résultante indique les propriétés améliorées des échantillons contenant des additions de carbone par rapport à ceux qui ne contien- 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 nent pas d'addition, de carbone, selon les divers   pourcenta-   ges de poix, Le tableau D montre cette comparaison. 



     Exemple   4
On a indiqué dans l'exemple 3 et dans le tableau D qu'une augmentation de la teneur en poix augmente la résistanoe mécanique du réfractaire, mais pas d'une manière aussi marquée que ce n'est le cas avec la substitution de 2 % de noir thermique fin à la fraction fine d'un mélange réfractaire granulaire. Les tentatives faites pour augmenter la teneur en poids de ce mélange ont conduit à   l'obtention   de masses excessivement plastiques et impossibles à travailler. 



  On a néanmoins reconnu que de petites additions de noir de carbone moyen de   oarneau   à des mélanges réfractaires granulaires contenant du noir de carbone thermique fin rendent possible l'addition de poix jusqu'à 6 %, ce qui confère aux   réfractaires   les avantages d'une plus grande teneur en poix. 



   Dans cet exemple, on a chauffé   jusqu'à   une tempéra-   t@@  d'environ   15000   et un a mélangé intimement un mélange de dolomie calcinée à mort contenant 15 parties en poids de granulés grossiers tamisés de façon à passer à travers un tamis à. mailles de   9,525   mm et à être retenus   sur   un tamis   à   mailles de   4,7371   mm ;

   22 parties de grains de taille intermédiaire tamisés da façon à passer à travers un tamis à mailles de   4,7371     mm   et à être retenus sur un tamis à mailles de 3,36 mm;et 23 parties de la charge composée de granulés calibrés passant pratiquement à travers un tamis à mailles de   3, 36     mm.   On a   chauffé   à environ   15000   et on a ajouté à la fraction de dolomie la magnésie calcinée à mort finement divisée constituant 38 parties de la charge et dont pratiquement 65 % passaient à travers un tamis à mail- 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 les de   0,074     mm.   



   On a ajouté aux fines de magnésie 2 parties en poids d'un noir de carbone on a broyé pendant 1/2 heure,      on a chauffé, on a 'brassé avec les granulés de dolomie cal- oinée à mort, on a gâché avec de la poix, et on a fabriqué par pressage des échantillons d'essais cylindriques comme il a été décrit aux exemples 1 à 3. Le noir de carbone du présent exemple consistait en noir de carbone thermique fin, en noir de carbone moyen de oarneau ou en mélange de ces noirs. On aurait pu employer un noir de carbone de four à huile conducteur, au lieu du noir de carbone moyen de oarneau. Le pourcentage de poids ajouté variait de 4,5 à 6 %. 



   Le tableau B donne le résultats d'essais   d'addi-   tion de divers types de carbone pour un mélange réfractaire granulaire gâché aveu des quantités variables do poix de goudron de' houille. 
 EMI19.1 
 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 



   TABLEAU B
Mesures de densité et de résistance à
1'écrasement d'échantillons crus et   ookéfiés   de 90 mm de diamètre sur 50 mm de haut
Pressés à   froid   sous une pression de 700   Kg/om2     Composition : :   
 EMI20.1 
 Dolomie -calcinée a. mort, grossière 20 % en poids 
 EMI20.2 
 
<tb> 
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 40 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> %
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2 <SEP> %
<tb> Densité <SEP> en <SEP> Kg/dm3 <SEP> Résistance <SEP> à
<tb> 1' <SEP> écrasement <SEP> 
<tb> en <SEP> Kg/om2
<tb> 
 
 EMI20.3 
 Type de 0 à l'état à l'état à l'état à l'état oai'>'bone.3E oarljone poia;

   #....9 .....## 2adglé cru 2.2hdiue 
 EMI20.4 
 
<tb> 
<tb> Néant
<tb> 
 
 EMI20.5 
 (éohantil-' 
 EMI20.6 
 
<tb> 
<tb> Ion <SEP> témoin) <SEP> 0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,277 <SEP> 0,264 <SEP> 499 <SEP> 274
<tb> Noir <SEP> thermique <SEP> fin <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,282 <SEP> 0,273 <SEP> 752 <SEP> 674
<tb> Noir <SEP> thermique <SEP> fin <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,282 <SEP> 0,271 <SEP> 696 <SEP> 562
<tb> Noir <SEP> de
<tb> 
<tb> carneau
<tb> ordinaire <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,281 <SEP> 0,271 <SEP> 604 <SEP> 449
<tb> Noir <SEP> de
<tb> oarneau
<tb> écoulement
<tb> long <SEP> 2 <SEP> 5,0 <SEP> 0,276 <SEP> 0,268 <SEP> 471 <SEP> 372
<tb> 
 
 EMI20.7 
 K Encycloprdia of Chemioal Technology" par Kirk et 

 <Desc/Clms Page number 21> 

 Othmer, éditée par "The Interscience   Enoyolopedia"   Ino. 



    New-York     1949,   volume 3, pages   34 à   60. 



   Les propriétés adhésives du liant de poix de   gou-   dron de houille sur les granulés réfractaires semblent   éga-   lement améliorées par l'addition de carbone pulvérisé. Dea échantillons réfractaires qui généralement n'ont pas été cokéfiée présentent une   amélioration   marquée de la résistance à l'écrasement par compression à l'état cru, par rap-   port -%   des échantillons analogues sur lesquels on n'a pas fait d'addition de carbone, Ainsi que l'indique le tableau C, l'addition de carbone de 1 à 3   %   augmente sensiblement les propriétés désirables du réfractaire utilisant la poix comme liant.

   Mais on peut ajouter jusqu'à   10 %   de carbone sans avoir d'effet   nooj   sur le réfractaire. 
 EMI21.1 
 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 



   TABLEAU C Mesure de densité et de résistance   à     l'écrasement   d'échantillons crus et   ookéfiés   de 90   mm   de diamètre et 50 mm de haut Formés par pressage sous une pression de   @   700 Kg/cm2. 
 EMI22.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Composition <SEP> :
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> Magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 37 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> % <SEP> )

   <SEP> 40 <SEP> % <SEP> en
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> % <SEP> poids
<tb> Densité <SEP> en <SEP> Kg/dm3 <SEP> Résistance <SEP> à
<tb> 1' <SEP> écrasement <SEP> 
<tb> en <SEP> Kg/cm2
<tb> Type <SEP> de <SEP> % <SEP> % <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état
<tb> carbone <SEP> carbone <SEP> poix <SEP> oru <SEP> cokéfié <SEP> oru <SEP> cokéfié
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,287 <SEP> 0,268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 1,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,294 <SEP> 0,279 <SEP> 759 <SEP> 428
<tb> 
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 1,5 <SEP> 4,5 <SEP> 0,295 <SEP> 0,284 <SEP> 885 <SEP> 520
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0,296 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 710
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,5 <SEP> 4,5 <SEP> 0,

   <SEP> 297 <SEP> 0,284 <SEP> 1012 <SEP> 590
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 3,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,298 <SEP> '0,286 <SEP> 815 <SEP> 681
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 23> 

 
TABLEAU D
Mesure de densité et de résistance à   l'écrasement   d'échantillons crus et cokéfiés de 90 mm de diamètre et 50 mm de haut   Formas   par pressage sous une   pression,   de
700   Kg/om2,   Composition 
 EMI23.1 
 
<tb> 
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort, <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinés <SEP> 4 <SEP> mort, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> oaloinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> )

   <SEP> 40 <SEP> % <SEP> en
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 0 <SEP> à <SEP> 2 <SEP> % <SEP> 3 <SEP> poids
<tb> 
 
 EMI23.2 
 

 <Desc/Clms Page number 24> 

 
 EMI24.1 
 !1)4BU :Q (Suite) 
 EMI24.2 
 Densité en Ksldm31R4e:Lsl1e.nQe à l'éorasement I en. Kg/om2 Type de bzz ,' àa' l'état à l'état à l'état carbone qay'bQM, po3,x .

   qrn , çkëfl oofld 
 EMI24.3 
 
<tb> 
<tb> Néant
<tb> 
 
 EMI24.4 
 (o!1sntU- 
 EMI24.5 
 
<tb> 
<tb> Ion <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0,287 <SEP> 0,268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermique
<tb> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,208 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 715
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 5,5 <SEP> 0,294 <SEP> 0,279 <SEP> 777- <SEP> 448
<tb> Noir <SEP> de
<tb> carbone
<tb> ordinaire <SEP> 2,0 <SEP> 5,5 <SEP> 0,@94 <SEP> 0,286 <SEP> 843 <SEP> 703
<tb> Néant
<tb> (échantillon <SEP> témoin) <SEP> 0,0 <SEP> 6,0 <SEP> 0,292 <SEP> 0,282 <SEP> 703 <SEP> 562
<tb> Noir <SEP> de
<tb> carbone <SEP> à
<tb> écoulement
<tb> long <SEP> 2,0 <SEP> 6,0 <SEP> 0,292 <SEP> 0,

  284 <SEP> 843 <SEP> 773
<tb> 
 
 EMI24.6 
 

 <Desc/Clms Page number 25> 

 
TABLEAU E
Mesure de densité et de résistance à l'écrasement d'échantillons crus et   ookéfiés   de 90 mm de diamètre et 50 mm de haut
Formes par pressage sous une pression de
700 Kg/om2. 



    Composition : :   
 EMI25.1 
 
<tb> 
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> grossière <SEP> 15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> moyenne <SEP> 22 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Dolomie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> fine <SEP> 23 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> Fines <SEP> de <SEP> magnésie <SEP> calcinée <SEP> à <SEP> mort <SEP> 38 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> en <SEP> poids
<tb> Addition <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> 
 
 EMI25.2 
 

 <Desc/Clms Page number 26> 

   Tableau E (suite)

     
 EMI26.1 
 
<tb> Résistanca <SEP> à <SEP> l'écrasement
<tb> Densité <SEP> en <SEP> kg/dm3 <SEP> en <SEP> kg/cm2
<tb> Type <SEP> de <SEP> carbone <SEP> % <SEP> % <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> à <SEP> l'état <SEP> 
<tb> carbone <SEP> poix <SEP> cru <SEP> cokéfié <SEP> cru <SEP> cokéfié
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 2,0 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,284 <SEP> 984 <SEP> 689
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,75 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,282 <SEP> 822 <SEP> 689
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,25
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,50 <SEP> 4,5 <SEP> 0,297 <SEP> 0,284 <SEP> 913 <SEP> 773
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,50
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 2,0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,290 <SEP> 0,279 <SEP> 752 <SEP> 506
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,

  25 <SEP> 5,0 <SEP> 0,298 <SEP> 0,286 <SEP> 1012 <SEP> 639
<tb> Cerneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 0,75
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 1,0 <SEP> 5,0 <SEP> 0,295 <SEP> 0,284 <SEP> 963 <SEP> b89
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 1,0
<tb> Thermique <SEP> fin <SEP> 0,5 <SEP> 5,0 <SEP> 0,293 <SEP> 0,281 <SEP> 808 <SEP> 611
<tb> Carneau <SEP> à <SEP> écoulement <SEP> long <SEP> 1,5
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 
Le liant de matériau carboné n'est pas considéré en soi comme nouveau dans cette composition perfectionnée de réfraotaire utilisant la poix comme liant, mais étant donné que sa concentration influence la formation de liant   carbo-   né, on emploie de préférence un pourcentage en poids de 4 % à 10   %   environ.

   L'augmentation de la teneur en poids de liant améliore certaines propriétés du réfractaire, mais les additions de carbone pulvérisé à ces compositions augmentent les propriétés désirées   au-dessus   de celles   oorres-   pondant à des teneurs analogues en poix. Le tableau D montre la comparaison de diverses teneurs en poix aveo et sans addition de carbone. 



   La nature de la liaison carbonée est également influencée par le matériau c   -bond   initial choisi pour le liant du réfraotaire. On peut choisir le liant de poix d'après son point de ramolissement, par exemple   41 -   44 C
80 - 85 0
90 - 95 C   100 -   105 C en se basant sur le résultat final désirée mais on emploie de préférence une poix ayant un point de ramollissement compris entre 80 et 85 C. 
 EMI27.1 




   <Desc / Clms Page number 1>
 



    "Refraotaire with binder oarbonétt
The present invention relates to a binder refractory and more particularly to a carbonaceous binder death-calcined refractory having improved physical properties and intended for use at high temperatures :.



   The change in the steelmaking industry from the hearth furnace steelmaking process to the relatively new basic process of oxygen steelmaking has posed significant challenges. new demands on the refurbishing industry in the desire to have high quality coating materials

 <Desc / Clms Page number 2>

 new and improved ovens.

   New basic oxygen converters and other steelmaking furnaces have been used as refractories for new basic oxygen converters and for other steelmaking furnaces, preformed brick or bloos and adobe refractories. composed of dead-charred granular materials, such as dead-charred dolomite, dead-charred magnesia, or mixtures thereof, bound with a carbonaceous binder obtained from coal tar pitch. Nevertheless the ever increasing demands of producers. steel which require an increased useful life of these refraotaires materials having pitch as a binder require a continual improvement of the said refraotaires.



   The use of coal tar pitch as a carbonaceous binder capable of undergoing pyrolytic decomposition to form a carbonaceous binder for various products resistant to these high temperatures has long been known and practiced in certain fields of manufacture and is widely used.

   frequently in the production of specialized refractory materials. In accordance with the present invention, substantial improvements in furnace life can be achieved in such basic and granular refractories using pitch as a binder, such as dead charred dolomite or high charred magnesia. death by incorporating relatively small amounts of carbon black into the composition of the basic refraotaire. -
Consequently, the present invention proposes to provide:

   - an improved method of forming a. refraotary binder, as well as the refraotary produced by said

 <Desc / Clms Page number 3>

 process ; - An improved process for producing a raw, uncooked basic refractory using pitch as a binder, which can be stored at will, and subsequently pyrolytically fired to decompose the pitch and form a carbonaceous binder refractory;

   - An improved basic refraotaire using as a binder coal tar pitch and composed for example of dolomite burnt to death, magnesia burnt to death, or a mixture of these bodies, and which can be used called rammed earth; - an improved foot like the one just described, which can be molded or pressed into various desired shapes for use as a brick or block in a basic oxygen converter or other steel production furnaces ,
Other objects and advantages of the invention will emerge from the following description,
In order to achieve the aforementioned goals and others,

   the invention comprises the characteristics described and set forth in the following text, which describes the invention in detail, without the illustrative description being able to be considered as limiting the invention to the various ways or means set out in which the invention can be put implemented.



   To practice the invention, the refractory particles are mixed with a carbonaceous material capable of pyrolytically decomposing to form a carbonaceous binder, and also with a relatively small amount of carbon, for example carbon black. We can use the

 <Desc / Clms Page number 4>

 mixture in this form, for example as adobe. However, the mixture is usually shaped, for example by pressure, to give it a desired shape, for example a brick or block shape. For repairing or lining a furnace wall or hearth, a rammed earth or shaped article in the "raw" state can be employed either immediately or after storage and storage for a period of time.

   By subsequently bringing the furnace to an operating temperature, the carbonaceous material included in the mixture or in the brick decomposes pyrolitically or "ookéfio" to form a carbonaceous binder inside the rammed earth or the brick installed in the brick. oven. If desired, and especially in these bricks, the coking can be carried out, separately, before placing in the furnace.



   It has been recognized, both in the raw state and in the cooked or coked state, that the presence of carbon black improves the physical properties of rammed earth or mixtures, especially with regard to oxidation. crush resistance (binder strength) and density. It is not clear how the pulverized carbon material added to improve the binder repellent works.



  Apparently, the introduction of carbon into the composition of the granular refractor increases the binding properties of the pitch binder and as a result enhances the breakdown of the carbonaceous binder formed by the pyrolytic storm of the pitch.



   The refractory particles employed in accordance with the present invention are preferably death-calcined refractories, that is to say refractories which have been

 <Desc / Clms Page number 5>

 calcined to a dense agglomerated state. Basic refractories such as dead-burned dolomite, dead-burned magnesia or mixtures of these bodies are preferably used.



   As indicated, the carbonaceous material employed is one which leaves a carbon residue when subjected to pyrolytic decomposition or cracking. This can occur at temperatures varying from about 370 to 1010 0. Within this temperature range, the cracking of the carbonaceous material forms a carbon film around and between the particles of the refractory. granular that binds particles to each other.

   The formation of the carbon film typically takes place inwardly from an exposed surface of the refractory, for example under the action of heat from a steelmaking reaction in a basic oxygen converter or in a basic oxygen oven, the progress towards the interior depending on the exposure conditions. The evaluation of any refraotaire using pitch as a binder is therefore carried out on samples which have been heated in such a way as to subject the pitch binder to decomposition or pyrolytic coking and using resistance as a comparison criterion. - resistance to crushing by compression of the refractories obtained.



   It is preferable that the carbonaceous materials employed are pitches and especially those derived from coal tar. Such coal tar pitch, for example, has softening points of from about 40 ° C to about 100 ° C., as measured by the ASTM method.

 <Desc / Clms Page number 6>

 of test D-36-26. In some cases, coal tar itself has been used as a binder for these refractories, although coal tar pitch is usually preferred since it is essentially free of the low boiling constituents which are commonly used. usually found in coal tar. Some of the bituminous asphalts can be employed provided they have the property of pyrolytically decomposing to give an appreciable carbon residue.

   Many asphalts do not have this property, but distill entirely by heating and cannot be used for this reason.



  Accordingly, coal tar pitches are more generally employed as a binder in this type of refractory brick, since such pitches are less expensive and possess the desirable characteristic of cracking a higher proportion of carbon.



   All of the various kinds of oaruone blacks which are known in the art can be employed. In order to practice the present invention, it is also possible to employ other pulverulent carbons with an unobstructed crystalline structure. For example, coal and coke or powdered, finely divided graphite can be used, but these varieties of carbons are not as effective as carbon blacks. Carbon blacks which may be cited as an example include lamp blacks, flue blacks, furnace combustion blacks. gas or mineral oil, thermal blacks, acetylene blacks and the like. Some of these blacks are also referred to as impact blacks.

   In addition, these blacks can be used individually or in combination.

 <Desc / Clms Page number 7>

 for addition to a granular basic refractory composition to improve the crush strength of the coked product, as well as density and other desirable properties a.



   The designations of the different types of carbon blacks mentioned in the previous paragraph are all designations known in the art. Descriptions of carbon blacks can be found, for example, in "Encyclopedia of Chemioal Technology", by Kirk and Othmer, The Interscience Enoyolopedia, Ino. New York, 1949, volume 3, pages 34 to 60. A further description of the different varieties and origins of carbon blacks is found in United States Patent No. 2,527,595 of October 31, 1950 in the name of Swallen and at ves.



   Carbon blacks include a group of non-crystalline carbon types, very finely divided, and composed of particle sizes smaller than the grinding dimensions. These blacks are also referred to as colloidal carbons because of their small particle size and their behavior in aqueous and organic liquid media. There are, however, certain carbon blacks which are within the scope of the present invention and which their particle sizes may cause to fall outside of what is generally considered to be the upper limit of colloidal sizes.



  Carbon blacks include products resulting from various industrial processes in which the hydrocarbons are subjected to partial combustion and non-oxidative heat treatment. Several types are produced which differ from each other in particle size,

 <Desc / Clms Page number 8>

 The various types can be clearly differentiated in other points of view than particle size, for example some blacks are composed of very dense and well-defined particles, while others are more composed of flocculent particles agglomerated in masses. porous.



   The carbon blacks which have been found to be the most valuable for the practice of the invention possess the properties included in the following ranges:
 EMI8.1
 
<tb>
<tb> Diameter "of <SEP> particle <SEP> mean <SEP> 20 <SEP> to <SEP> 500 <SEP> millimicrons
<tb> Specific <SEP> area <SEP> 5 <SEP> "<SEP> 375 <SEP> m2 / gram
<tb> Content <SEP> in <SEP> volatile <SEP> materials <SEP> less <SEP> of <SEP> 14 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Carbon <SEP> fixed <SEP> 85 <SEP> to <SEP> 99.5 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
 
The following Table A indicates specific varieties of carbon blacks which have been employed.
 EMI8.2
 

 <Desc / Clms Page number 9>

 



    BOARD
 EMI9.1
 
<tb> Carbon <SEP> <SEP> type <SEP> Specific <SEP> surface <SEP> Diameter '<SEP> the <SEP> particle <SEP> Oil absorption <SEP> <SEP> Content <SEP> in <SEP> my- <SEP> carbon <SEP> p @ <SEP> Density
<tb> in <SEP> m2 / g <SEP> in <SEP> mm <SEP> in <SEP> Kgs / 100Kgs <SEP> of <SEP> whole <SEP> vola- <SEP> freeze <SEP> an < SEP> apparent
<tb> black <SEP> tiles <SEP> in% <SEP>% <SEP> in <SEP> Kg / dm3
<tb> Carbon <SEP> black <SEP> ordinary <SEP> 105-140 <SEP> 22-29 <SEP> 125-130 <SEP> 5.0 <SEP> 95.0 <SEP> 4 ;

  5-5 <SEP> 0.16-0.22
<tb> @
<tb> Black <SEP> from <SEP> carbon <SEP> from <SEP> flue <SEP> to
<tb> average <SEP> flow <SEP> 200-210 <SEP> 23-25 <SEP> 105-130 <SEP> 7-7.5 <SEP> 92.5-93 <SEP> 4.0 <SEP > 0.176
<tb> Black <SEP> from <SEP> carbon <SEP> from <SEP> flue <SEP> to
<tb> flow <SEP> low <SEP> 295-360 <SEP> 22-28 <SEP> 88-94 <SEP> 12-13 <SEP> 87-88 <SEP> 3.5 <SEP> 0.192
<tb> Oven <SEP> to <SEP> oil <SEP> conductive <SEP> 125-210 <SEP> 21-29 <SEP> 130-250 <SEP> 1.5-2.0 <SEP> 98-98 , 5 <SEP> 8-8.5 <SEP> 0.095
<tb> Oven <SEP> to <SEP> oil <SEP> 30-125 <SEP> 20-56 <SEP> 80-115 <SEP> 1-1.5 <SEP> 98.5-S9 <SEP> 8 , 5-9 <SEP> Gas oven <SEP> <SEP> 23-30 <SEP> 60-80 <SEP> 70-80 <SEP> 1.0 <SEP> 99.0 <SEP> 9.5-10 <SEP> 0.29
<tb> Thermal <SEP> 6-13 <SEP> 180-470 <SEP> 33-38 <SEP> 0.5 <SEP> 99.5 <SEP> 8.5-9 <SEP> 0,

  50-053.
<tb>
 
 EMI9.2
 

 <Desc / Clms Page number 10>

 



   The specific surfaces were determined by nitrogen absorption using the Brunauer-EmmettTeller method, well known in the art. The particle diameters are the means obtained by arithmetic mean of the measurements taken from electron micrographs of the blacks. Oil absorptions were measured by the Cabot Coherent Ball method using linseed oil. This value is a relative measure of the black structure and the oil required for saturation. The volatile content of a black is related to the amount of chemically adsorbed oxygen present on the carbon surface.

   The pH value of carbon black is determined with a glass electrode in a slurry of water and carbon black, according to the name A.S.T.M. next ; D-1512. Under these conditions, pH is related to the amount of oxygen and carbon complexes existing on the surface of the carbon black. A relatively high amount of these complexes corresponds to low pH.



  Bulk density indicates the amount of storage or cargo space that a given black will occupy.



   The so-called "Cabot Corporation" of Boston, Massachusetts, United States of America, manufactures carbon blacks of the types shown in Table A, and these blacks are sold under the following trademarks "Elf", "Mogil", "Vuloan", and "Sterling". Different quality names may accompany these trademarks.



   The amount of carbonaceous material, eg, coal tar pitch, employed to bind refractory products is large in that higher contents of pitch and the like provide strength.

 <Desc / Clms Page number 11>

 Better mechanical strength in the coked state and better resistance of the refraotaire in the oven. However, larger amounts of pitch also increase the difficulties in manufacturing and storing the bonded refractory.



   As an example, if too much pitch is used, it is difficult to handle the mixture of particles and pitch, because the mixture becomes very sticky. Further, such a mixture does not retain the shape imparted to it by pressing. Since the coal tar pitch is melted at this point, the partial-pitch mixture is too thin to handle if there is too much pitch. The mixture behaves like a deformable plastic mass which does not retain its shape. Further, when the mixture is taken out of a mold, the decrease in pressure tends to show cracks.

   On the other hand, if we keep in a closed position, until the pitch cools and sets, the different parts of the mold or other device used to give the shape, it follows not only that the refraotaire sticks to parts of the mold, but the process as a whole becomes much too slow for it to be applied in industry. Consequently, for a given refractory there is a maximum tolerable capacity or limit on pitch, which balances extreme amounts of pitch sufficient to give a desired binder and a mixture which can retain the shape given by pressing.



   In a variant of the present invention, it has been recognized that a mixture of two particular carbon blacks, used as additives as disclosed in the text, improves the tolerable limit or maximum allowable capacity.

 <Desc / Clms Page number 12>

 pitch, all other conditions being equal. Such a mixture comprises a high oil absorbing carbon black and a thermal carbon black, preferably a fine thermal black. Compared to the separate use of one or the other carbon black, it is this mixture which gives the greatest increase in the mechanical resistance of a refractory in the green state and in the ookified state. .



   The high oil absorbing black can be either a long flow carbon black or a conductive mineral oil furnace carbon black.



   In either case, an absorbent capacity of at least 85 pounds of oil per 100 pounds of black is preferred. Thermal carbon blacks are normally desirable from the standpoint of the strength they impart, these carbon blacks have a relatively coarse particle size. Nonetheless, thermal blacks are the poorest in terms of the tolerable pitch limit and they can even lower that tolerable limit.



   Therefore, the exposed mixture is not only effective in providing desirable strength, but is also effective in increasing the tolerable pitch limit of the pitch.



   The defined mixture of carbon blacks may comprise about 1 to 2 to 2 to 1 by weight of the high oil absorbing black, relative to the thermal black, respectively. Preferably, equal parts by weight of each of the blacks are employed. It is believed that the high oil absorbing black provides an improvement in the tolerable pitch limit, while the thermal black provides the required strength, so that there is a

 <Desc / Clms Page number 13>

   real synergistic cooperation between the two.

   Increases in the allowable pitch content of from 1% to 1.5% by weight have been achieved by using the defined mixture without encountering any of the problems which usually arise with such an increase in pitch. ,
In general, the death-calcined refractory basic particles of the type indicated are first mixed with a carbon black. Any amount of a carbon black confers some advantages, but usually an amount varying from about 0.5% is employed. to about 10%, based on the weight of the total mixture to be finally prepared, and preferably from about 1% to about 3%.

     The mixture or charge is then heated to a temperature ranging from about 107 to 1630, for example, and then brazed with the carbonaceous material, for example coal tar pitch, in an amount of from about 4% to about la% by weight, also relative to the weight of the total mixture. The pitch is preferably preheated to a temperature which renders it only sufficiently fluid that it mixes readily with the refractory particles.



   If the final mixture is not to be used as rammed earth, it is molded to give it a desired shape, for example a brick shape, using high pressure pressing, for example 700 Kg / cm2 and / or by tamping it or vibrating it in an energetic way. After pressing, the shaped refractory is cooled on suitable flat supports to a temperature such that the pitch hardens and the refractory is not susceptible to deformation during handling.

   Once placed in the oven or at another place of use} the

 <Desc / Clms Page number 14>

 Coal tar pitch is transformed into a tough and tough carbonaceous binder by rapidly heating the refractory to a temperature of the order of 1.093 C or even to working temperatures of the order of 1.620 C.

   When the temperature of the mass of the brick crosses the zone between 260 and 980 C, the coal tar pitch is found cracked or "ookefied" by pyrolytic reactions such as those which occur in petroleum cracking towers or. in the manufacture of carbon electrodes which also have an initial binder of coal tar pitch Pyrolytic reactions break down the tar into a light volatile fraction which is removed by distillation and into a residue of carbonaceous material which constitutes the binder.



   If desired, the brick can be "oaked" before use, for example by firing it in any suitable oven having a non-oxidizing atmosphere. By heating, for example, to a temperature of between 37000 and 980 0 for a period of 12 to 72 hours, depending on the size of the bloo, a partial or total pyrolytic decomposition of the pitch is obtained which leaves throughout the 'spread of the brick a carbon residue constituting a tough and resistant binder,
The following examples are set forth, for illustrative purposes only, to more clearly show the invention.



     Any specific enumeration or detail mentioned should be considered as given by way of illustration, since of course the invention is not limited to the procedures and the examples described and can receive various variations falling within the spirit and the scope of the invention. 'invention.

 <Desc / Clms Page number 15>

 



   In these examples, the strengthening of the binder obtained in accordance with the present invention is indicated by comparing the increase in mechanical resistance to crushing in the coked state of the samples which contain added carbon versus the samples which do not contain. of added carbon.

   The data shown in Tables B to E clearly indicate that the added carbon not only increases the crush strength in the ookified state and the density in the ookified state of the refractory samples, but also improves them. same properties in the samples which have not been ookified and which do not yet possess any carbonaceous binder produced by pyrolytic compositions. The percentages indicated are percentages by weight,
Example 1
A mixture of dead-calcined dolomite comprising 20 parts by weight of a coarse fraction, of which almost 95% passed through a 9-mesh screen, was heated to about 150 ° C and thoroughly mixed.

  525 mm and the whole of which was retained on a sieve with a mesh of 1.68 mm, and 40 parts by weight of an intermediate particle size of which almost 95% passed through a sieve with a mesh of 3.36 mm and of which the substantially all of it was retained on a 0.297 mm mesh screen. It was then heated to about 150 ° C. and to the mixture was added 40 parts by weight of a finely ground death-calcined magnesia, of which almost 65% passed through a mesh screen. of 0.074 mm.

   This granular refractory aggregate was tempered with an addition of 5% of a molten pitch binder having a softening temperature within the range.

 <Desc / Clms Page number 16>

 tervalle ranging from 80 to. 85 C, and it was mixed thoroughly.



  Test samples measuring 90 mm in diameter and about 50 mm in thickness were formed by pressing from the hot load (127-138 C) and under a pressure of 700 Kg / cm2. After they were cooled to room temperature, they were measured for their characteristics in that state, ie in the "or" state, three of the six samples which were pressed from each batch.



  The remaining three samples were heated in the absence of oxygen and were completely ookefied, the samples being measured beforehand and then subjected to compression crushing.



   In the composition described above, the fines of magnesia calcined to death were replaced by 2% very finely pulverized carbon of various types. The addition of carbon to the mixture was accompanied by a correlative reduction in the amount of magnesia fines in order to maintain a uniform particle size distribution in the comparative samples. The carbon was first added to the magnesia fines, ground for 1/2 hour in a roller mill, the thoroughly stirred mixture was heated to. a temperature of about 150 ° C., then a mixture was added to the heated granulated dolomite fraction in order to stir and mix according to the aforementioned technique.

   Table B gives the results of the tests of the types of carbon thus subjected to measurement.



   Example 2
A mixture of dead-calcined dolomite comprising 15 parts by weight of coarse granules passing through a glass was heated to about 150 ° C. and thoroughly mixed.

 <Desc / Clms Page number 17>

 sieve with a 9.525 mm mesh, and retained on a sieve with a 4.7371 mm mesh; 22 parts by weight of intermediate granules passing through a sieve with a 4.7371 mm mesh and retained on a sieve, with a 3.36 mm mesh; and 23 parts. by weight of fine granules passing substantially through a 1.68mm mesh sieve.

   40 parts by weight of heated death-calcined magnesia fines were added to the mixture, and the mixture was then tempered with 4.5% of an addition of molten coal tar pitch having a softening temperature of 1. range from 80 to 85 ° C, and mixed thoroughly. Cylindrical test samples were pressed and subjected to measurement as described in Example 1.



   A 1 to 3 amount of a fine thermal carbon black was replaced by an analogous amount of death cemented magnesia fines. The addition of carbon was carried out as described in Example 1, it was first carried out on the magnesia fines, it was crushed, heated, then mixed as required. described. Table 0 gives the results of the tests corresponding to these substitutions.



   Example 3
By employing the same granular refractory composition and the procedure of Example 2, including the 2% carbon increases to the magnesia fines, the coal tar pitch percentages were increased. Three different carbon blacks were used to substitute for the magnesia fines. The comparison of the results of tests carried out on the resulting test samples indicates the improved properties of the samples containing carbon additions compared to those without.

 <Desc / Clms Page number 18>

 No addition of carbon, depending on the various pitch percentages. Table D shows this comparison.



     Example 4
It was shown in Example 3 and in Table D that an increase in the pitch content increases the mechanical strength of the refractory, but not as markedly as is the case with the 2% substitution. from fine thermal black to the fine fraction of a granular refractory mixture. Attempts to increase the weight content of this mixture have resulted in excessively plastic and unworkable masses being obtained.



  It has, however, been recognized that small additions of medium carbon black flange to granular refractory mixtures containing fine thermal carbon black make the addition of pitch up to 6% possible, giving refractories the advantages of high quality. higher pitch content.



   In this example, a temperature of about 15000 was heated and thoroughly mixed a mixture of dead-calcined dolomite containing 15 parts by weight of coarse granules sieved so as to pass through a sieve. . mesh of 9.525 mm and to be retained on a sieve with mesh of 4.7371 mm;

   22 parts of intermediate size grain sieved so as to pass through a sieve with a 4.7371 mm mesh and be retained on a sieve with a 3.36 mm mesh; and 23 parts of the feed composed of graded granules passing substantially through a 3.36mm mesh sieve. To about 15,000 was heated and to the dolomite fraction was added the finely divided dead calcined magnesia constituting 38 parts of the charge and of which almost 65% passed through a mesh screen.

 <Desc / Clms Page number 19>

 the 0.074 mm.



   To the magnesia fines were added 2 parts by weight of a carbon black, ground for 1/2 hour, heated, stirred with the granules of dead-calcined dolomite, mixed with salt. pitch, and cylindrical test specimens were made by pressing as described in Examples 1 to 3. The carbon black of this example consisted of fine thermal carbon black, medium carbon black, or carbon black. mixture of these blacks. A conductive oil-fired carbon black could have been used, instead of the medium-sized carbon black. The percentage of weight added varied from 4.5 to 6%.



   Table B gives the results of addition tests of various types of carbon for a tempered granular refractory mixture without varying amounts of coal tar pitch.
 EMI19.1
 

 <Desc / Clms Page number 20>

 



   TABLE B
Density and resistance measurements
Crushing of raw and ookefied samples 90 mm in diameter by 50 mm high
Cold pressed under a pressure of 700 Kg / om2 Composition::
 EMI20.1
 Dolomite -calcine a. dead, coarse 20% by weight
 EMI20.2
 
<tb>
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> average <SEP> 40 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Fine <SEP> of <SEP> chalk <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> 38 <SEP> to <SEP> 40 <SEP>%
<tb> Addition <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 2 <SEP>%
<tb> Density <SEP> in <SEP> Kg / dm3 <SEP> Resistance <SEP> at
<tb> 1 '<SEP> overwrite <SEP>
<tb> in <SEP> Kg / om2
<tb>
 
 EMI20.3
 Type 0 in state in state in state in state oai '>' bone.3E oarljone poia;

   # .... 9 ..... ## 2adglé cru 2.2hdiue
 EMI20.4
 
<tb>
<tb> None
<tb>
 
 EMI20.5
 (éohantil- '
 EMI20.6
 
<tb>
<tb> Ion <SEP> indicator) <SEP> 0 <SEP> 5.0 <SEP> 0.277 <SEP> 0.264 <SEP> 499 <SEP> 274
<tb> Black <SEP> thermal <SEP> fine <SEP> 2 <SEP> 5.0 <SEP> 0.282 <SEP> 0.273 <SEP> 752 <SEP> 674
<tb> Black <SEP> thermal <SEP> fine <SEP> 2 <SEP> 5.0 <SEP> 0.282 <SEP> 0.271 <SEP> 696 <SEP> 562
<tb> Black <SEP> from
<tb>
<tb> flue
<tb> ordinary <SEP> 2 <SEP> 5.0 <SEP> 0.281 <SEP> 0.271 <SEP> 604 <SEP> 449
<tb> Black <SEP> from
<tb> oarneau
<tb> flow
<tb> long <SEP> 2 <SEP> 5.0 <SEP> 0.276 <SEP> 0.268 <SEP> 471 <SEP> 372
<tb>
 
 EMI20.7
 K Encycloprdia of Chemioal Technology "by Kirk and

 <Desc / Clms Page number 21>

 Othmer, edited by "The Interscience Enoyolopedia" Ino.



    New-York 1949, volume 3, pages 34 to 60.



   The adhesive properties of the coal tar pitch binder on the refractory granules also appear to be improved by the addition of pulverized carbon. Refractory samples which generally have not been coked show a marked improvement in uncured compressive crush strength compared to -% of analogous samples on which no addition was made As shown in Table C, the addition of carbon from 1 to 3% significantly increases the desirable properties of the refractory using pitch as a binder.

   But up to 10% carbon can be added without having any nooj effect on the refractory.
 EMI21.1
 

 <Desc / Clms Page number 22>

 



   TABLE C Measurement of density and resistance to crushing of raw and ookefied samples 90 mm in diameter and 50 mm high Formed by pressing under a pressure of @ 700 Kg / cm2.
 EMI22.1
 
<tb>
<tb>



  Composition <SEP>:
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> coarse <SEP> 15 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> average <SEP> 22 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Fine <SEP> of <SEP> Chalk <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> 37 <SEP> to <SEP> 40 <SEP>% <SEP>)

   <SEP> 40 <SEP>% <SEP> en
<tb> Addition <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 3 <SEP>% <SEP> weight
<tb> Density <SEP> in <SEP> Kg / dm3 <SEP> Resistance <SEP> at
<tb> 1 '<SEP> overwrite <SEP>
<tb> in <SEP> Kg / cm2
<tb> Type <SEP> from <SEP>% <SEP>% <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state
<tb> carbon <SEP> carbon <SEP> pitch <SEP> oru <SEP> coked <SEP> oru <SEP> coked
<tb> None
<tb> (sample <SEP> control) <SEP> 0.0 <SEP> 4.5 <SEP> 0.287 <SEP> 0.268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 1.0 <SEP> 4.5 <SEP> 0.294 <SEP> 0.279 <SEP> 759 <SEP> 428
<tb>
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 1.5 <SEP> 4.5 <SEP> 0.295 <SEP> 0.284 <SEP> 885 <SEP> 520
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 2,0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0.296 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 710
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 2.5 <SEP> 4.5 <SEP> 0,

   <SEP> 297 <SEP> 0.284 <SEP> 1012 <SEP> 590
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 3.0 <SEP> 4.5 <SEP> 0.298 <SEP> '0.286 <SEP> 815 <SEP> 681
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 23>

 
TABLE D
Density and crush resistance measurement of raw and coked samples 90mm in diameter and 50mm high Formas by pressing under pressure,
700 Kg / om2, Composition
 EMI23.1
 
<tb>
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> coarse <SEP> 15 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead, <SEP> average <SEP> 22 <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> 4 <SEP> dead, <SEP> fine <SEP> 23 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Fine <SEP> of <SEP> magnesia <SEP> oaloined <SEP> to <SEP> dead <SEP> 38 <SEP> to <SEP> 40 <SEP>)

   <SEP> 40 <SEP>% <SEP> en
<tb> Addition <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 0 <SEP> to <SEP> 2 <SEP>% <SEP> 3 <SEP> weight
<tb>
 
 EMI23.2
 

 <Desc / Clms Page number 24>

 
 EMI24.1
 ! 1) 4BU: Q (Continued)
 EMI24.2
 Density in Ksldm31R4e: Lsl1e.nQe at flaring I in. Kg / om2 Type of bzz, 'àa' state to state in carbon state qay'bQM, po3, x.

   qrn, çkëfl oofld
 EMI24.3
 
<tb>
<tb> None
<tb>
 
 EMI24.4
 (o! 1sntU-
 EMI24.5
 
<tb>
<tb> Ion <SEP> indicator) <SEP> 0.0 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 0.287 <SEP> 0.268 <SEP> 541 <SEP> 189
<tb> Thermal
<tb> end <SEP> 2.0 <SEP> 4.5 <SEP> 0.208 <SEP> 0, <SEP> 286 <SEP> 878 <SEP> 715
<tb> None
<tb> (sample <SEP> control) <SEP> 0.0 <SEP> 5.5 <SEP> 0.294 <SEP> 0.279 <SEP> 777- <SEP> 448
<tb> Black <SEP> from
<tb> carbon
<tb> ordinary <SEP> 2.0 <SEP> 5.5 <SEP> 0, @ 94 <SEP> 0.286 <SEP> 843 <SEP> 703
<tb> None
<tb> (sample <SEP> control) <SEP> 0.0 <SEP> 6.0 <SEP> 0.292 <SEP> 0.282 <SEP> 703 <SEP> 562
<tb> Black <SEP> from
<tb> carbon <SEP> at
<tb> flow
<tb> long <SEP> 2,0 <SEP> 6,0 <SEP> 0.292 <SEP> 0,

  284 <SEP> 843 <SEP> 773
<tb>
 
 EMI24.6
 

 <Desc / Clms Page number 25>

 
TABLE E
Density and crush resistance measurement of raw and ookefied samples 90 mm in diameter and 50 mm high
Shapes by pressing under a pressure of
700 Kg / om2.



    Composition::
 EMI25.1
 
<tb>
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> coarse <SEP> 15 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> average <SEP> 22 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Dolomite <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> fine <SEP> 23 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb> Fine <SEP> from <SEP> chalk <SEP> calcined <SEP> to <SEP> dead <SEP> 38 <SEP> to <SEP> 40 <SEP> in <SEP> weight
<tb> Addition <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 2 <SEP>% <SEP> in <SEP> weight
<tb>
 
 EMI25.2
 

 <Desc / Clms Page number 26>

   Table E (continued)

     
 EMI26.1
 
<tb> Résistanca <SEP> to <SEP> overwriting
<tb> Density <SEP> in <SEP> kg / dm3 <SEP> in <SEP> kg / cm2
<tb> Carbon <SEP> type <SEP>% <SEP>% <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state <SEP> to <SEP> state <SEP>
<tb> carbon <SEP> pitch <SEP> raw <SEP> coked <SEP> raw <SEP> coked
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 2.0 <SEP> 4.5 <SEP> 0.297 <SEP> 0.284 <SEP> 984 <SEP> 689
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 1.75 <SEP> 4.5 <SEP> 0.297 <SEP> 0.282 <SEP> 822 <SEP> 689
<tb> Flue <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 0.25
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 1.50 <SEP> 4.5 <SEP> 0.297 <SEP> 0.284 <SEP> 913 <SEP> 773
<tb> Flue <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 0.50
<tb> Flue <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 2.0 <SEP> 5.0 <SEP> 0.290 <SEP> 0.279 <SEP> 752 <SEP> 506
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 1,

  25 <SEP> 5.0 <SEP> 0.298 <SEP> 0.286 <SEP> 1012 <SEP> 639
<tb> Cerneau <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 0.75
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 1.0 <SEP> 5.0 <SEP> 0.295 <SEP> 0.284 <SEP> 963 <SEP> b89
<tb> Flue <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 1.0
<tb> Thermal <SEP> end <SEP> 0.5 <SEP> 5.0 <SEP> 0.293 <SEP> 0.281 <SEP> 808 <SEP> 611
<tb> Flue <SEP> to <SEP> flow <SEP> long <SEP> 1.5
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 27>

 
The carbonaceous material binder per se is not considered new in this improved refractory composition using pitch as a binder, but since its concentration influences the formation of carbonaceous binder, preferably a weight percent of 4% to 10% approximately.

   Increasing the binder weight content improves some properties of the refractory, but the additions of pulverized carbon to these compositions increase the desired properties above those corresponding to similar pitch contents. Table D shows the comparison of various pitch contents with and without the addition of carbon.



   The nature of the carbon bond is also influenced by the initial c -bond material chosen for the binder of the refraotaire. The pitch binder can be chosen according to its softening point, for example 41 - 44 C
80 - 85 0
90 - 95 C 100 - 105 C based on the desired end result but preferably a pitch having a softening point between 80 and 85 C. is used.
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Claims (1)

RESUME A. Procédé de mélange de particules réfractaires basiques avec une quantité suffisante de matériau carbone susceptible de se décomposer pyrolytiquement et choisi dans le groupe comprenant la poix, le goudron de houille et les asphaltes bitumineux afin de lier ensemble lesdites particules, le procédé étant caractérisé par les pointa suivants pris isolément ou en combinaisons : 1) Il consiste à ajouter au mélange d'environ 0,5 à environ 10 % en poids par rapport au poids du mélange total de noir de carbone pulvérisé à structure non cristal- lino. ABSTRACT A. Method of mixing basic refractory particles with a sufficient quantity of carbon material capable of pyrolytically decomposing and chosen from the group comprising pitch, coal tar and bituminous asphalts in order to bind together said particles, the method being characterized by the following points taken singly or in combination: 1) It consists of adding to the mixture from about 0.5 to about 10% by weight based on the weight of the total mixture of pulverized carbon black with a non-crystalline structure. 2) Le procédé est employé pour former un article réfraotaire à l'état oru, les particules de réfraotaire basique sont des particules de réfractaire basiqua calciné à mort, le matériau carboné est de la poix, et le mélange est ensuite mis en forme sous pression ; l'addition de noir de carbone finement divisé s'effectue dans le mélange avant la mise en forme, 3) La poix est de la poix de goudron de houille, on chauffe le mélange pour décomposer pyrolytiquement la poix et former un lien carboné entre les particule ; 2) The process is employed to form a refractory article in the gold state, the particles of basic refractory are particles of basic refractory calcined to death, the carbonaceous material is pitch, and the mixture is then formed under pressure ; the addition of finely divided carbon black is carried out in the mixture before shaping, 3) Pitch is the pitch of coal tar, the mixture is heated to pyrolytically decompose the pitch and form a carbon bond between the particles; on ajoute de 0,5 à 10 % en poids par rapport au poids du mélange total de noir de carbone avant de chauffer le noir de carbone pulvérisé afin d'améliorer les propriétés du réfractaire lié résultant. 0.5-10% by weight based on the weight of the total mixture of carbon black is added before heating the sprayed carbon black in order to improve the properties of the resulting bonded refractory. 4) On brasse les particules aveo environ de 4 % à environ 10 % en poids du mélange de poix de goudron de houille, puis on chauffe pour ookéfier le mélange et former une masse liée ; l'addition de noir de carbone pulvérisé au <Desc/Clms Page number 29> EMI29.1 zut utile rAdIange avant ohauf:Cage auguente la v.ef temp4rature mélange avant le chauffage augmente la vie -température élevée de la masse liée . 4) The particles are stirred with from about 4% to about 10% by weight of the coal tar pitch mixture, then heated to cool the mixture and form a bonded mass; the addition of powdered carbon black to the <Desc / Clms Page number 29> EMI29.1 heck useful rAdIange before heating: Cage increases the v.ef mixing temperature before heating increases the life -high temperature of the bonded mass. 5) Les particules réfractaires sont choisies dans le groupe comprenant la dolomie calcinée à morts la magnésie calcinée à mort et les mélangea de ces oorpa, 6) Le noir de uarbone est choisi dano le groupe comprenant les naira de lampe, les noira de cerneau$ les noirs de combustion de fours, les noirs thermiques, et les noir* d'acétylène. 5) The refractory particles are chosen from the group comprising dead calcined dolomite dead calcined magnesia and mixed them with these orpa, 6) Carbon black is chosen from the group consisting of lamp naira, kernel blacka $ furnace combustion blacks, thermal blacks, and acetylene blacks *. 7) Le noir de carbone a des propriétés comprise 9 dans les intervalles suivants : Diamètre moyen de particule 20 à 500 millimocrons Surface spécifique 5 à 367 m2/gramme Teneur en matières va?. biles Inférieure à 14 % en poids Carbone fixe 85 à 99,5 % en poids 8) Le noir de carbone consiste essentiellement en un mélange d'un noir de carbone à haut pouvoir d'absorp- tion d'huile et d'un noir de carbone thermique. 7) Carbon black has properties within the following ranges: Average particle diameter 20 to 500 millimocrons Specific surface area 5 to 367 m2 / gram Material content va ?. biles Less than 14% by weight Fixed carbon 85 to 99.5% by weight 8) Carbon black consists essentially of a mixture of a carbon black with high oil absorbing power and a thermal carbon black. 9) Le noir de carbone consiste essentiellement en lui mélange d'un noir de carbone à haut pouvoir d'absorp- tion d'huile, ayant une absorption d'huile d'au moins 85 Kg d'huile pour 100 Kgs de noir, et un noir de carbone thermi- que, ces noirs de carbone étant présents dans une propor- tion en poids de 2 pour 1 à 1 pour 2 respectivement. 9) Carbon black consists essentially of a mixture of a carbon black with a high capacity of oil absorption, having an oil absorption of at least 85 kg of oil per 100 kg of black, and a thermal carbon black, these carbon blacks being present in a weight ratio of 2 to 1 to 1 to 2 respectively. 10) Le noir de carbone consiste en un mélange en parties approximativement égales en poids d'un noir de car- bone à haut pouvoir d'absorption d'huile choisi dans le groupe comprenant un noir de carbone de four à huile conduc- teur et un noir de carbone de oarneau à écoulement long ayant une absorption d'huile d'au moins 85 Kgs d'huile pour <Desc/Clms Page number 30> 100 Kgs de noir, et d'-un noir de oarbone thermique' fin.. 10) Carbon black consists of a mixture of approximately equal parts by weight of a high oil absorbing carbon black selected from the group consisting of a conductive oil furnace carbon black and a long flow carbon black oil having an oil absorption of at least 85 kg of oil for <Desc / Clms Page number 30> 100 Kgs of black, and a fine thermal carbon black. 11) On ajoute au mélange de particules réfrao- tairea et. de poix de goudron, avant chauffage, une quantité de 1 % à environ 3 % en poids de noir de oarbone finement divisé ayant des propriétés comprises entre les limitas suivantes Dimensions moyennes de particules 120 à 500 millimicrons Surface Spécifique 6 à 13 m2/gramme Teneur en matière volatile Inférieure à 1 % en poids. 11) To the mixture of refractive particles are added a and. of tar pitch, before heating, an amount of 1% to about 3% by weight of finely divided carbon black having properties between the following limits Average particle sizes 120 to 500 millimicrons Specific Surface 6 to 13 m2 / gram Content in volatile matter Less than 1% by weight. Carbone fixe 95 à 99,5 % en poids B. A titre de produit industriel nouveau, un article réfraotaire fabriqué caractérisé par le fait qu'il est fabriqué suivant le procédé.selon A. Fixed carbon 95 to 99.5% by weight B. As a new industrial product, a refraotary article manufactured characterized by the fact that it is manufactured according to the process according to A.
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